一、概述
采用變頻器實現(xiàn)恒壓供水已經(jīng)算不上是新穎的應(yīng)用，在自動控制領(lǐng)域這也算不上新課題，但是大多數(shù)恒壓供水都是采用PLC 邏輯編程，使用變頻器控制電機變頻調(diào)速來實現(xiàn)恒壓供水。本文詳細(xì)介紹PowerFlex 400交流變頻器在無需PLC控制器的情況下，完美的實現(xiàn)恒壓供水的應(yīng)用，將恒壓供水這種典型的應(yīng)用低成本化、高效益化。
二、解決方案說明：
在制定方案的選擇上，本著節(jié)約能源、控制簡單、應(yīng)用方便的原則。該方案以恒壓變頻供水為控制核心，利用變頻器的變頻控制實現(xiàn)高性能的恒壓變頻控制系統(tǒng)。
主要優(yōu)點：
1. 無需PLC 控制器，變頻器獨立完成變頻、工頻之間的接觸器切換;
2. 采用AB變頻器實現(xiàn)變頻調(diào)速和PID整定調(diào)節(jié);
3. 電機的變頻控制與工頻控制之間可以周期性自動切換;
4. 對于電機設(shè)備可能出現(xiàn)的異?；蚴枪收希鞠到y(tǒng)提供較好的備用處理方式：
?、僮冾l器故障時，可以切換到工頻直接啟動電機;
②電機故障時，可以切換到備用電機(3#電機為備用電機)，繼續(xù)正常工作。
三、解決方案核心設(shè)備清單：
(見表1)
四、解決方案原理圖：
圖1 系統(tǒng)原理圖
五、變頻器介紹:
羅克韋爾自動化旗下艾倫-布拉德利PowerFlex400變頻器擁有眾多內(nèi)置特性支持變頻器與樓宇控制系統(tǒng)之間的無縫連接，大大方便了風(fēng)機和泵類在商業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。本系統(tǒng)中主要應(yīng)用PowerFlex 400變頻器的以下功能特點：
5.1 PowerFlex 400變頻器自帶兩路模擬量輸入，兩路模擬量輸出;
圖2 模擬量電壓/電流信號選擇
如圖2，兩路模擬量輸入信號，兩路模擬量輸出信號。模擬量輸入信號一路作為反饋信號，另一路可以作為給定信號(即可調(diào)節(jié)的基準(zhǔn)值)。
5.2 7個數(shù)字量輸入(其中3個半可編程和4個完全可編程)，1個光電輸出和2 組繼電器輸出。
5.3、配置輔助繼電器卡后，將擴展為8 組繼電器輸出(用于輔助電機啟動控制)。
圖3 擴展繼電器卡的安裝位置
5.4 集成的PID控制器可自動調(diào)整輸出頻率，調(diào)節(jié)過程變量;
圖4 內(nèi)置PID 控制環(huán)原理圖
5.5 PID控制器快速響應(yīng);
圖5 Good Response – Critically Damped
5.6、自帶LCD屏顯示及編程按鈕;
自帶的編程面板，屬于變頻器集成的面板，操作簡單，功能強大。
圖6 PowerFlex400 集成面板
六、解決方案功能介紹：
如圖7，變頻器所控制的2臺電機，在工頻與變頻器之間可以自動切換。
圖7 自動切換原理圖
6.1 變頻器控制電機運行，在1#電機速度達(dá)到50Hz(可設(shè)定)時，如果反饋壓力值小于設(shè)定值(可設(shè)定)，將啟動2#電機工頻運行，繼續(xù)比較反饋值與基準(zhǔn)值;如果反饋壓力值大于設(shè)定值(可設(shè)定)，變頻器控制1#電機減速，速度達(dá)到25Hz時(可設(shè)定)，2#電機會被停掉，變頻器控制1#電機繼續(xù)維持運行。
圖8 實際切換時變頻器的輸出曲線
圖8為運行時監(jiān)視到的變頻器的輸出曲線。這樣的調(diào)節(jié)控制會一直反復(fù)的進行下去。
如果反饋壓力值等于設(shè)定值(可設(shè)定)，系統(tǒng)將保持自己的當(dāng)前狀態(tài)穩(wěn)定運行，此種狀態(tài)實際上是一種理想狀態(tài)，實際應(yīng)用中不太可能長時間出現(xiàn)這種狀態(tài)。
實驗時，可以模擬實現(xiàn)這種狀態(tài)，系統(tǒng)確實維持當(dāng)前運行狀態(tài)，不會發(fā)生變化。
6.2 現(xiàn)場壓力傳感器測試的數(shù)據(jù)通過信號轉(zhuǎn)換后，傳輸給變頻器，變頻器按照既定的邏輯決定是加速、減速或者保持某速度值運行。考慮到實際情況基準(zhǔn)值的設(shè)定可能會根據(jù)不同情況作不同的設(shè)置，所以PID調(diào)節(jié)的基準(zhǔn)值是可以自定義的，如：高峰時段、正常時段、低峰時段可分別設(shè)置不同的基準(zhǔn)值;
6.3 若變頻器出現(xiàn)故障時，可以切換到工頻控制;
6.4 若實際供水情況長期處于低峰時期，則由變頻器控制的電機會長期運行，而其他電機則長期不運行。為了平均電機的使用率，可以定義一段時間后，由變頻器控制的電機與工頻控制的電機自動重復(fù)切換，輪番使用。
這樣就實現(xiàn)了平均利用率，以保證設(shè)備的使用壽命，避免出現(xiàn)某臺電機長時間不用，造成資源的浪費或是損壞。
七、解決方案拓展討論：
7.1 本方案只以2臺電機變頻、工頻自動切換為主，介紹PowerFlex 400在恒壓供水應(yīng)用中的優(yōu)勢。實際上，在配置了輔助繼電器卡后，最多可以實現(xiàn)4臺電機的切換控制;
7.2 本方案中變頻器在啟動2#工頻電機時，對管道壓力會有一個波動產(chǎn)生，對此可以通過變頻器內(nèi)部的基準(zhǔn)值補償?shù)姆椒ǎ刂七@種波動的影響到最低;
7.3 單獨變頻器實現(xiàn)恒壓供水的控制方案有別于其他方案，無須邏輯編程。在方案實施過程中，一定要注意各個接觸器之間的連鎖控制，否則可能會造成設(shè)備的損壞。
八、結(jié)束語
變頻器PowerFlex 400實現(xiàn)的恒壓供水控制系統(tǒng)有著低成本、高效益、簡單易用的優(yōu)勢，無需復(fù)雜的邏輯編程。
本文介紹的PowerFlex 400變頻器的這一典型應(yīng)用更突出了它的水泵應(yīng)用的靈活性、優(yōu)越性。這一特性為它在同行業(yè)的應(yīng)用提供了可靠地實用案例和寶貴經(jīng)驗。
（轉(zhuǎn)載）
